JP4965093B2 - Converter slag outflow quantification method, converter operation method and apparatus thereof - Google Patents
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Description
本発明は、転炉からの出鋼状態を、可視カメラおよび赤外線カメラで撮影し画像処理することで、転炉炉内から受鋼鍋に流出したスラグ量を定量的に算出するとともに算出スラグ流出量にもとづいてスラグ改質材の投入量を決定・制御する転炉スラグ流出量定量化方法、転炉の操業方法およびそれらの装置に関するものである。 The present invention captures the state of steel output from the converter with a visible camera and an infrared camera and processes the image, thereby quantitatively calculating the amount of slag that has flowed out of the converter furnace into the steel pan and calculating slag outflow TECHNICAL FIELD The present invention relates to a converter slag outflow amount quantification method, a converter operation method, and an apparatus for determining and controlling the input amount of a slag modifier based on the amount.
高炉からの溶銑は、転炉に装入され、成分調整のために脱炭吹錬され溶鋼となる。この溶鋼は、出鋼時に転炉本体を傾動することにより、転炉炉内から出鋼口を通り、受鋼鍋とよばれる鍋に移しかえられる。しかし、この時の出鋼流には脱炭吹錬時に生成されるスラグも混流して、溶鋼と同時に受鋼鍋に流出してしまう可能性がある。このため、スラグ検知装置を用いることによって、スラグが流出し始めたタイミングを検知し、そのタイミングをオペレーターに知らせて、倒している炉を直立の状態に戻すことにより、スラグの受鋼鍋への流出を防ぐようにしている。 The hot metal from the blast furnace is charged into the converter and decarburized and blown into molten steel for component adjustment. This molten steel is transferred from the inside of the converter furnace to the pan called the steel receiving pan through the outlet port by tilting the converter main body at the time of steel output. However, there is a possibility that slag generated during decarburization blowing will also flow into the steel flow at this time and flow into the steel pan simultaneously with the molten steel. For this reason, by using the slag detection device, the timing at which the slag begins to flow out is detected, the timing is notified to the operator, and the slag to the steel pan is returned to the upright state. I try to prevent spillage.
スラグ検知に関する従来の技術としては、例えば、特開平9−182953号公報(特許文献1)に開示されているスラグ検知方法という検知技術がある。ここでは、赤外線カメラでスラグと溶鋼の放射率の違いから、スラグと溶鋼を弁別し、溶鋼に対するスラグの割合がある閾値を超えた時点で、スラグが流出していると判断する技術が開示されている。
しかし、特許文献1で開示された技術は、出鋼末期に流出する後滓と呼ばれるスラグの流出量を最小限にするために使用されているものである。実際の操業では、前滓と呼ばれる、転炉から出鋼し始める瞬間に流出するスラグがあるため、特許文献1で開示された技術を使用しても、受鋼鍋内へのスラグ流出を完全には避けることができないのが現状である。 However, the technique disclosed in Patent Document 1 is used for minimizing the amount of slag that flows out at the end of steelmaking, called slag. In actual operation, there is a slag called the outpost, which flows out at the moment when the steel starts from the converter, so even if the technique disclosed in Patent Document 1 is used, the slag outflow into the steel receiving pan is completely eliminated. The current situation is unavoidable.
このスラグ流出があるため、受鋼鍋に流出したスラグへアルミを投入し、スラグを改質するという改質作業を行っている。流出したスラグ量に見合った量の改質用アルミ(鋼種と流出スラグ量から決定される)を投与できればよいが、流出スラグ量の定量化がされていないため、改質用アルミの投与量も過剰投与となっている。流出スラグ量の特定には、オペレーターの目視による判断(受鋼鍋内のスラグ厚の推定など)に頼っているのが現状である。 Because of this slag outflow, aluminum is introduced into the slag that has flowed into the steel pan, and the slag is reformed. It is only necessary to be able to administer the amount of reforming aluminum (determined from the steel type and slag amount) commensurate with the amount of slag that has flowed out. Overdose. The current situation depends on the operator's visual judgment (such as estimating the slag thickness in the steel pan) to specify the amount of slag.
本発明は上記問題に鑑みなされたものであり、受鋼鍋内の流出スラグ量の定量化を行い、過剰投与となっている改質アルミ投与量のミニマム化を行う転炉スラグ流出量定量化方法、転炉の操業方法およびそれらの装置を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and quantifies the amount of slag in the steel pan and quantifies the amount of converter slag effluent that minimizes the amount of reformed aluminum that has been excessively administered. It is to provide a method, a method of operating a converter and an apparatus thereof.
上記課題は、以下の手段によって解決することができる。
[1]転炉から受鋼鍋へ流出するスラグ量の定量化を行う転炉スラグ流出量定量化方法であって、
出鋼開始信号の受信をトリガーにして、
転炉の出鋼口から流出する出鋼流を、可視カメラおよび赤外線カメラで撮像し、
可視カメラで撮像した画像の画像処理により前記出鋼流の流速を、および赤外線カメラで撮像した画像の画像処理により、前記出鋼流の幅を、およびスラグと溶鋼が占める面積比を求め、該面積比と前記出鋼流の幅に基づきスラグ幅を算出し、
算出した出鋼流の流速とスラグ幅に基づきスラグ流出量を算出する処理を、出鋼終了信号の受信まで行うことを特徴とする転炉スラグ流出量定量化方法。
The above problem can be solved by the following means.
[1] A converter slag outflow amount quantification method for quantifying the amount of slag flowing out from a converter into a steel pan,
Triggered by the reception of the steel start signal,
The steel flow flowing out from the steel outlet of the converter is imaged with a visible camera and infrared camera,
The flow rate of the steel exit flow is obtained by image processing of an image captured by a visible camera, the width of the steel exit flow is obtained by image processing of an image captured by an infrared camera, and the area ratio occupied by the slag and molten steel is determined. Calculate the slag width based on the area ratio and the width of the steel flow,
A converter slag outflow amount quantification method, wherein a process of calculating a slag outflow amount based on the calculated flow rate and slag width of a steel output flow is performed until reception of a steel output end signal .
[2]前記[1]に記載の転炉スラグ流出量定量化方法において、
前記面積比を、赤外線カメラで撮像した画像を輝度により3値化することにより算出することを特徴とする転炉スラグ流出量定量化方法。
[2] In the converter slag outflow quantification method according to [1] ,
The converter slag outflow amount quantification method characterized in that the area ratio is calculated by ternizing an image captured by an infrared camera with luminance.
[3]前記[1]または[2]のいずれかに記載の転炉スラグ流出量定量化方法において、
算出した出鋼流の流速およびスラグ幅から、前記出鋼口直後における出鋼流の流速およびスラグ幅を推定し、それらに基づきスラグ流出量を算出することを特徴とする転炉スラグ流出量定量化方法。
[3] In the method for quantifying the amount of outflow of converter slag according to any one of [1] or [2] ,
Estimating the flow rate and slag width of the steel flow immediately after the steel outlet from the flow rate and slag width of the calculated steel flow, and calculating the slag flow rate based on them, Method.
[4]前記[1]ないし[3]のいずれかに記載の転炉スラグ流出量定量化方法において、
出鋼末期にスラグカットボールを使用した場合には、スラグカットボール使用開始のタイミングから中空円柱形出鋼流として演算することを特徴とする転炉スラグ流出量定量化方法。
[4] In the converter slag outflow quantification method according to any one of [1] to [3] ,
A converter slag outflow amount quantification method characterized in that, when a slag cut ball is used at the end of the steel output, the flow is calculated as a hollow cylindrical steel output from the timing of the start of use of the slag cut ball.
[5]転炉から受鋼鍋へ流出するスラグ量の定量化を行う転炉スラグ流出量定量化装置であって、
出鋼開始信号と出鋼終了信号とを発する転炉制御装置と、
転炉の出鋼口から流出する出鋼流を撮像するための可視カメラおよび赤外線カメラと、
撮像画像の画像処理を行う画像処理手段と、該画像処理手段のデータに基づき出鋼流の流速およびスラグ幅を算出するスラグ流速算出手段およびスラグ幅算出手段と、それらに基づき出鋼開始から出鋼終了までのスラグ流出量を算出するスラグ流出量算出装置とを備え、
前記スラグ幅算出手段は、赤外線カメラで撮像した画像の画像処理により、前記出鋼流の幅を、およびスラグと溶鋼が占める面積比を求め、該面積比と前記出鋼流の幅に基づき算出するものであることを特徴とする転炉スラグ流出量定量化装置。
[5] A converter slag outflow quantification device for quantifying the amount of slag flowing out from a converter into a steel pan,
A converter control device for issuing a steel output start signal and a steel output end signal;
A visible camera and an infrared camera for imaging the steel exit flow flowing out from the steel exit of the converter;
Image processing means for performing image processing of the captured image, slag flow velocity calculating means and slag width calculating means for calculating the flow speed and slag width of the outgoing steel flow based on the data of the image processing means, and starting from the start of steel output based on them A slag outflow amount calculating device for calculating the slag outflow amount until the end of steel ,
The slag width calculating means obtains the width of the outgoing steel flow and the area ratio occupied by the slag and molten steel by image processing of an image captured by an infrared camera, and calculates based on the area ratio and the width of the outgoing steel flow A converter slag outflow amount quantification device characterized in that:
[6]前記[5]に記載の転炉スラグ流出量定量化装置において、
前記スラグ幅算出手段が、前記面積比を、赤外線カメラで撮像した画像を輝度により3値化することにより算出するものであることを特徴とする転炉スラグ流出量定量化装置。
[6] In the converter slag outflow quantification device according to [5] ,
The converter slag outflow amount quantification apparatus, wherein the slag width calculation means calculates the area ratio by ternizing an image captured by an infrared camera with luminance.
[7]前記[5]または[6]のいずれかに記載の転炉スラグ流出量定量化装置において、
前記スラグ流出量算出装置が、算出した出鋼流の流速およびスラグ幅から、前記出鋼口直後における出鋼流の流速およびスラグ幅を推定し、それらに基づきスラグ流出量を算出するものであることを特徴とする転炉スラグ流出量定量化装置。
[7] In the converter slag outflow quantification device according to any of [5] or [6] ,
The slag outflow rate calculating device estimates the flow rate and slag width of the outgoing steel flow immediately after the outgoing steel outlet from the calculated flow rate and slag width of the outgoing steel flow, and calculates the slag outflow amount based on them. A converter slag outflow quantification device characterized in that.
[8]前記[5]ないし[7]のいずれかに記載の転炉スラグ流出量定量化装置において、
前記スラグ流出量算出装置が、出鋼末期にスラグカットボールを使用した場合には、スラグカットボール使用開始のタイミングから中空円柱形出鋼流として演算するものであることを特徴とする転炉スラグ流出量定量化装置。
[8] In the converter slag outflow quantification device according to any one of [5] to [7] ,
When the slag outflow amount calculating device uses a slag cut ball at the end of steel output, the slag outflow amount is calculated as a hollow cylindrical steel output from the timing of starting the use of the slag cut ball. Runoff quantification device.
[9]前記[1]ないし[4]のいずれかに記載の転炉スラグ流出量定量化方法により求めたスラグ流出量から受鋼鍋内でのスラグ厚をリアルタイムに算出することを特徴とする受鋼鍋内のスラグ厚算出方法。 [9] The slag thickness in the receiving steel pan is calculated in real time from the slag outflow amount obtained by the converter slag outflow amount quantification method according to any one of [1] to [4]. A method for calculating the slag thickness in the steel pan.
[10]前記[9]に記載の受鋼鍋内のスラグ厚算出方法により算出されたスラグ厚に基づいて、スラグ中のT.Feを推定することを特徴とする転炉スラグ中のT.Fe推定方法 [10] Based on the slag thickness calculated by the slag thickness calculation method in the steel receiving pan described in [9] above, the T.V. T. in a converter slag characterized by estimating Fe. Fe estimation method
[11]前記[9]に記載の受鋼鍋内のスラグ厚算出方法により算出されたスラグ厚に基づいて、スラグ改質材の投入量を決定し、スラグ改質材の投入量を制御することを特徴とする転炉の操業方法。 [11] Based on the slag thickness calculated by the slag thickness calculation method in the steel receiving pan described in [9] , the input amount of the slag modifier is determined, and the input amount of the slag modifier is controlled. A method of operating a converter characterized by that.
[12]出鋼開始信号と出鋼終了信号とを発する転炉制御装置と、
転炉の出鋼口から流出する出鋼流を撮像するための可視カメラおよび赤外線カメラと、
撮像画像の画像処理を行う画像処理手段と、該画像処理手段のデータに基づき出鋼流の流速およびスラグ幅を算出するスラグ流速算出手段およびスラグ幅算出手段と、それらに基づき出鋼開始から出鋼終了までのスラグ流出量を算出するスラグ流出量算出装置と、
該スラグ流出量算出装置で算出されたスラグ流出量から受鋼鍋内でのスラグ厚を算出するスラグ厚算出装置と、
該スラグ厚算出装置で算出されたスラグ厚に基づいて、スラグ改質材の投入量を決定し、スラグ改質材の投入量を制御するスラグ改質材演算・制御装置と、を備え、
前記スラグ幅算出手段は、赤外線カメラで撮像した画像の画像処理により、前記出鋼流の幅を、およびスラグと溶鋼が占める面積比を求め、該面積比と前記出鋼流の幅に基づき算出するものであることを特徴とする転炉の操業装置。
[12] A converter control device that generates a steel output start signal and a steel output end signal;
A visible camera and an infrared camera for imaging the steel exit flow flowing out from the steel exit of the converter;
Image processing means for performing image processing of the captured image, slag flow velocity calculating means and slag width calculating means for calculating the flow speed and slag width of the outgoing steel flow based on the data of the image processing means, and starting from the start of steel output based on them A slag outflow amount calculating device for calculating the slag outflow amount until the end of steel ,
A slag thickness calculation device for calculating the slag thickness in the receiving steel pan from the slag outflow amount calculated by the slag outflow amount calculation device;
A slag modifier calculation / control device that determines the input amount of the slag modifier based on the slag thickness calculated by the slag thickness calculator, and controls the input amount of the slag modifier;
The slag width calculating means obtains the width of the outgoing steel flow and the area ratio occupied by the slag and molten steel by image processing of an image captured by an infrared camera, and calculates based on the area ratio and the width of the outgoing steel flow A converter operating device characterized by that.
本発明は、転炉から受鋼する時に鍋に流出するスラグ量を定量化し、算出したスラグ厚によってスラグ中のT.Feを推定するとともに、スラグ厚にもとづいて、投入する改質材の量を決定・制御するようにしたので、改質材の適正化が可能となった。 The present invention quantifies the amount of slag flowing into the pan when receiving steel from the converter, and calculates the T.I. While estimating Fe and determining and controlling the amount of modifier to be introduced based on the slag thickness, it became possible to optimize the modifier.
図1は、本発明に係るスラグ流出量計測装置を示す図である。同図において、1は転炉、2は出鋼口、3は受鋼鍋、4は溶鋼台車、5は溶鋼、6はスラグ、7は可視カメラ、8は赤外線カメラ、9は転炉制御装置、および10はスラグ流出量算出装置をそれぞれ示す。転炉1で吹錬が終了した後、炉体を傾動して出鋼口2から溶鋼台車4上の受鋼鍋3へ、スラグ6が混入した溶鋼5を流し込んでいる様子を模式的に表している。転炉からの出鋼状態を、可視カメラ7と赤外線カメラ8という2種類のカメラで撮像し、これら撮像された画像を用いて、スラグ流出量算出装置10では受鋼鍋3内のスラグ量の定量化演算を行うと共に、場合によっては演算結果に基づき改質用アルミの投入量の決定なども行う。転炉制御装置9は、転炉1における吹錬、出鋼といった一連の作業を制御する装置であり、例えば、出鋼開始・完了信号、スラグカットボール使用/不使用などといった信号をスラグ流出量算出装置10へ送っている。
FIG. 1 is a diagram showing a slag outflow measuring device according to the present invention. In the figure, 1 is a converter, 2 is a steel outlet, 3 is a steel receiving pan, 4 is a molten steel cart, 5 is molten steel, 6 is slag, 7 is a visible camera, 8 is an infrared camera, and 9 is a converter control device. , And 10 respectively denote a slag outflow amount calculation device. After the blowing is completed in the converter 1, the furnace body is tilted and the
可視カメラ7は、出鋼流の流速算出用画像を取り込むためのカメラであり、対象により装置の仕様・撮影の条件は種々あるが一例を挙げれば、シャッタースピードは1/10000秒、1秒間当りのフレーム数は100枚である。また、赤外線カメラ8は、出鋼流のスラグと溶鋼の比率およびスラグ幅算出用画像を取り込むためのカメラであり、これも一例を挙げれば、カメラのフレーム数は、1秒間あたり30枚である。
The
図2は、本発明の計測処理のフローを示す図である。先ず、ステップ100で処理を開始し、ステップ101で出鋼開始信号の受信を待つ。転炉制御装置9から出鋼開始を受信すると、ステップ102で赤外線カメラからのデータ取込みを開始する。赤外線カメラからの画像データ処理については、後述する。
FIG. 2 is a diagram showing a flow of measurement processing of the present invention. First, in
ステップ103では、赤外線カメラ撮像範囲の画素の内、溶鋼に該当する輝度となる閾値以上の画素の数がある数(所定値)以上になったかどうかの判断を行う。これを満足すれば、前滓と呼ばれるスラグ流出が終わり本格的な溶鋼の出鋼開始として判断し、可視カメラ7による画像の撮影を開始する(ステップ104)。可視カメラによる測定は、予め設定した間隔およびピッチで行う。出鋼後半は、後滓の混入が始まるので、短いピッチで測定するようにするとよい。出鋼中に何回も撮影を行うのは、出鋼流の流速が、出鋼開始から出鋼終了までの間に経時変化するためである。経時変化する原因は、出鋼に伴って転炉炉内に存在する溶鋼量が減少し、炉内レンガ(出銑口)からの湯面高さが低くなるからである。スラグ流出量を算出する場合、スラグ量は、出鋼流の流速に比例するため、出鋼流の流速は重要なファクターとなっている。したがって、出鋼時間内で、なるべく多くの点で流速を測定する必要がある。より精密な計測が必要であれば、測定ピッチを短くして可視カメラによる測定を行うようにするとよい。
In
ステップ105では、以下に示すスラグの流速算出を行う。出鋼中のあるタイミングで可視カメラにより、例えば1回あたり100枚の画像を撮影する。撮影した連続する2枚の画像を用いて、1枚目の画像内に基準となる解析領域を設定する。そして、1枚目と2枚目の画像を用いて解析領域の正規化相関演算を行う。1枚目と2枚目で輝度の相関をとり、相関の最も大きい部分が1枚目で決定した解析領域と同じ領域を示していると考え、1枚目における解析領域の位置から2枚目における解析領域まで何画素分移動したかを計算する。その移動量に、画像中の1画素あたりの実際の距離を乗じ、移動距離を算出する。上の例では、画像間の撮影間隔が1/100秒であるため、さきほどの移動距離を100倍することで、出鋼流の流速(秒速)を計算することができる。この処理を画像100枚まで連続して行い、それらの値の平均値を、そのタイミングの流速として使用する。また、取り込みタイミング以外の点では、その点の前後の取り込みタイミングの流速を使って線形補間した値を流速として使用する。本発明では、出鋼流の流速をスラグの流速と同じとして扱っている。
In
ステップ106では、赤外線カメラ8による出鋼流中のスラグと溶鋼の比率およびスラグ幅算出を行う。処理の詳細を、図3に処理フローとして示す。先ず、ステップ200で、画像データの取込みを行う。対象により異なるが、例えば、1秒間あたり30枚のフレームを取込む。次に、ステップ201で、画像データのそれぞれの画素を輝度によりデータを3値化する。すなわち、輝度の大中小によりそれぞれの画素が溶鋼、スラグおよび背景などその他で占められているかを判別するものである。
In
そして、ステップ202で、3値化された画素数をそれぞれカウントする。さらに、ステップ203で、(1)式にて表されるスラグと溶鋼の面積比a(0.0〜1.0)を計算する。
In
a = スラグ画素数/溶鋼画素数 ・・・・・(1)
次に、ステップ204でスラグ幅算出を行う。赤外線カメラによって得られる溶鋼幅をDとし、上記で求めたスラグと溶鋼の面積比aのまま、スラグを長さ方向に均等に並べたときのスラグ幅をd1とすると、次式(2)のように表される。
a = Number of slag pixels / number of molten steel pixels (1)
Next, in
d1 = D×a ・・・・・・・・・(2)
図4は、上記演算を模式的に表した図である。左端の画像データから、スラグと溶鋼の面積比a、およびスラグ幅 d1を求める様子を表している。図5は、図4の右端の図に示す溶鋼流のA−A断面を表す図である。先に求めたスラグ幅d1は、出鋼流の表面に見えている部分を表すに過ぎず、実際は、スラグが出鋼流内に埋もれていると考えられる。そこで、埋もれている部分の真のスラグ直径をd2とし、次式(3)のように表すものとする。
d 1 = D × a (2)
FIG. 4 is a diagram schematically showing the above calculation. This shows how the area ratio a of slag and molten steel and the slag width d 1 are obtained from the image data at the left end. FIG. 5 is a diagram illustrating an AA cross section of the molten steel flow shown in the rightmost diagram of FIG. 4. The previously obtained slag width d 1 merely represents the portion that is visible on the surface of the steel output flow, and in fact, it is considered that the slag is buried in the steel output flow. Therefore, the true slag diameter of the buried portion is d 2 and is expressed as the following equation (3).
d2 = d1×k1 ・・・・・・・・・(3)
ここで、k1は、d1からd2に変換するためのパラメータである。以上が、赤外線カメラを用いた出鋼流のスラグと溶鋼の比率およびスラグ幅算出の処理手順である。
d 2 = d 1 × k 1 (3)
Here, k 1 is a parameter for converting from d 1 to d 2 . The above is the processing procedure for calculating the ratio of slag to molten steel and molten steel and the slag width using an infrared camera.
では、図2の処理フローに戻って説明を続ける。ステップ105のスラグの流速算出とステップ106のスラグ幅算出を受けて、最終的にステップ107でスラグ流量Q の算出を以下の(4)式に基づいて行う。
Now, returning to the processing flow of FIG. In response to the slag flow velocity calculation in
Q = (d2/2)2×π×v×T×k2 ・・・・・・・・・(4)
ここで、πは円周率、vは出鋼流の流速、Tは赤外線カメラのサンプリング周期、k2(>0.0)は、溶鋼の密度が小さくなっている可能性があるため、それを補正するためのパラメータである。
Q = (d 2/2) 2 × π × v × T ×
Here, π is the circularity ratio, v is the flow rate of the outgoing steel flow, T is the sampling period of the infrared camera, and k 2 (> 0.0) is corrected because the density of the molten steel may be small. It is a parameter to do.
転炉からの出鋼流は、受鋼鍋に落ちる途中で、常に空気を巻込んで落下しているので、空気を巻込んだ状態をカメラで撮影していることになっている。したがって、空気が巻込まれている分、溶鋼の幅が広がり、見た目よりも密度が小さくなっている。そこで、このような影響を防ぐために、空気の巻込みが少ないと考えられる出鋼口付近の溶鋼幅を、撮影領域内の出鋼流の幅から計算するようにする。また、スラグの流速算出も撮影領域内の流速を表しており、出鋼口付近の流速より速くなっており、以下に示すように出鋼口付近の流速に補正を行うようにする。以上のように、出鋼口付近の出鋼流の幅および流速を求めることにより、スラグ流量算出の精度が一段と向上する。 Since the steel flow from the converter is always falling in the middle of falling into the steel pan, it is supposed that the camera is shooting the air in the air. Accordingly, the width of the molten steel is increased by the amount of air that is involved, and the density is smaller than it looks. Therefore, in order to prevent such an influence, the molten steel width in the vicinity of the steel outlet, which is considered to have little air entrainment, is calculated from the width of the steel outlet flow in the imaging region. The slag flow velocity calculation also represents the flow velocity in the imaging region, which is faster than the flow velocity near the steel exit, and is corrected for the flow velocity near the steel exit as shown below. As described above, the accuracy of the slag flow rate calculation is further improved by obtaining the width and flow velocity of the outgoing steel flow near the outgoing steel outlet.
実際の測定では、出鋼口が必ずしも撮影できるとは限らず、出鋼口から受鋼鍋の間の途中部分が撮影される。この部分では、空気の巻き込みで溶鋼のかさ密度が小さくなっており、この部分の溶鋼幅と流速を用いると、出鋼量およびスラグ量が多く算出されてしまう。そこで、撮影画像内の溶鋼幅から、出鋼口付近の溶鋼幅を算出して、出鋼量およびスラグ量を計算する。以下、その手順を、図6を用いて説明する。 In actual measurement, the steel outlet is not always photographed, but the middle part between the steel outlet and the steel pan is photographed. In this part, the bulk density of the molten steel is reduced due to the entrainment of air, and if the molten steel width and the flow velocity of this part are used, the amount of steel output and the amount of slag are largely calculated. Therefore, the molten steel width in the vicinity of the steel outlet is calculated from the molten steel width in the photographed image, and the amount of steel output and the amount of slag are calculated. Hereinafter, the procedure will be described with reference to FIG.
赤外線カメラで撮影した画像に基づき、画像内の異なる高さ(画像の上下方向で異なる位置)溶鋼幅基準点(予め設定された所定位置、図6中のaおよびbの位置)を定め、aおよびbの部分の溶鋼幅を算出する。このa、b間の幅の変化量に基づいて、これを外挿して出鋼口cでの出鋼流の幅を算出する。なお、この計算の結果、出鋼口cでの出鋼流の幅が所定の値(例えば、出鋼口の径)以下となった場合は、所定の値に設定し直す。
次に、出鋼流の流速については、可視カメラによる撮像データを用いて、a、b間の所定位置での流速Vabを算出する。そして、以下の(5)式により、出鋼口付近の流速Vcを算出する。
Based on the images taken by the infrared camera, different heights in the image (different positions in the vertical direction of the image) molten steel width reference points (predetermined preset positions, positions a and b in FIG. 6) are determined, and a And the molten steel width | variety of the part of b is calculated. Based on the amount of change in the width between a and b, this is extrapolated to calculate the width of the outgoing steel flow at the outgoing steel outlet c. In addition, as a result of this calculation, when the width of the outgoing steel flow at the outgoing steel outlet c becomes equal to or smaller than a predetermined value (for example, the diameter of the outgoing steel outlet), the value is reset to a predetermined value.
Next, as for the flow rate of the outgoing steel flow, the flow rate V ab at a predetermined position between a and b is calculated using image data obtained by a visible camera. Then, the flow velocity V c near the steel outlet is calculated by the following equation (5).
Vc=(Vab 2−2gh)1/2 ・・・・・・・・・(5)
ここで、gは重力加速度、hは先に流速を求めた所定位置から出鋼口までの高さを表す。
処理フローを示す図2に戻り、ステップ108にて、出鋼終了信号を受信すると、ステップ109に行き処理を終了するが、それまでは、ステップ105および106に戻り、スラグ流量等の演算を所定の周期で繰返す。
V c = (V ab 2 −2gh) 1/2 ... (5)
Here, g represents a gravitational acceleration, and h represents a height from a predetermined position where the flow velocity was previously obtained to a steel outlet.
Returning to FIG. 2 showing the processing flow, when a steel output end signal is received in
出鋼末期に、スラグの受鋼鍋への流出を最小限にするために、スラグカットボールと呼ばれる、スラグと溶鋼の中間比重のもので形成される球状物体を使用することがある。通常出鋼時およびスラグカットボールを使用したときの出鋼流の状態を、図7に示す。図中、2は出鋼口、13は溶鋼(スラグが混入している状態も含む)、11は炉体鉄皮、および12はスラグカットボールをそれぞれ表す。 In order to minimize the outflow of slag to the steel receiving pan at the end of steelmaking, a spherical object made of an intermediate specific gravity between slag and molten steel, sometimes called a slag cut ball, may be used. FIG. 7 shows the state of the steel output flow during normal steel output and when a slag cut ball is used. In the figure, 2 represents a steel outlet, 13 represents molten steel (including a state in which slag is mixed), 11 represents a furnace shell, and 12 represents a slag cut ball.
通常のスラグカットボールを使用していない状態(a)では、溶鋼13は、必然的に出鋼口2のレンガの幅と同じ幅で流れ出るが、スラグカットボールを使用した場合(b)、出鋼口2がスラグカットボール12によって完全ではないが、閉塞状態になるため、通常状態のように出鋼口全体から溶鋼が出鋼されず、出鋼口とスラグカットボールの隙間から溶鋼が流出するようになる。計測画像上では、出鋼流の幅は変らないが、中身のない中空円柱形となっているので、通常状態と同じスラグ算出モデルを使用すると、結果的にスラグ量が多く見積もられてしまう。そこで、さきほど述べたパラメータk2をスラグカットボール使用タイミング(例えば、転炉制御装置9からスラグカットボール使用開始の信号を受信するなど)から、出鋼開始から使っていたパラメータ値よりも小さな値に変化させることで、見た目の密度を小さくし、溶鋼形状が中空になっている出鋼流の状態をモデル化する。
In the state (a) in which a normal slag cut ball is not used, the
上述したパラメータk1、k2のチューニングは、スラグ厚の実測値と本装置によって算出したスラグ厚(スラグ流出量を受鋼鍋の断面積で割り、厚さに換算)を比較して行う。スラグ厚の実測値の測定方法は、転炉から出鋼された溶鋼が入れられた受鋼鍋が次の製造プロセスである真空脱ガス設備に到着したときに、受鋼鍋の溶鋼に対して、オペレータが金属のパイプを差込み、差し込まれた金属性パイプに付着したスラグの幅の測定値をスラグ厚の実測値としている。 The above-described tuning of the parameters k 1 and k 2 is performed by comparing the measured value of the slag thickness with the slag thickness calculated by this apparatus (the slag outflow amount is divided by the cross-sectional area of the steel pan and converted into the thickness). The method of measuring the actual value of the slag thickness is that when the steel receiving pan containing the molten steel produced from the converter arrives at the vacuum degassing facility, which is the next manufacturing process, The operator inserts a metal pipe, and the measured value of the width of the slag adhering to the inserted metal pipe is the measured value of the slag thickness.
図8は、受鋼鍋内のスラグの厚みについて、本発明に基づく演算結果と、RH終了時のオペレータによる実測値との比較を行った一例を示した図である。図から、両者には良い相関が得られていることが分かる。このように、RH終了時のオペレータによる実測でした把握できなかったスラグ厚を、操業途中にリアルタイムに定量化できるようになった。 FIG. 8 is a diagram showing an example in which the calculation result based on the present invention is compared with the actual measurement value by the operator at the end of RH, regarding the thickness of the slag in the steel receiving pan. From the figure, it can be seen that a good correlation is obtained between the two. In this way, the slag thickness that could not be grasped as measured by the operator at the end of RH can be quantified in real time during operation.
さらに、発明者らは、スラグ厚演算値とスラグ中のT.Fe(重量%)との関係を数100点に上る操業データにて詳細に調査した。ここでスラグ中のT.Feとは、TotalFe(トータル鉄)と呼ばれているものであり、スラグ中の全ての鉄酸化物(FeO、Fe2O3など)の鉄分の合計値であり、RH終了後の成分分析により測定を行っている。図9は、スラグ厚演算値とスラグ中のT.Feとの関係を調べた一例を示す図である。両者にはバラツキはあるものの、スラグ厚が増せば、スラグ中のT.Feも増加するという両者に相関があることが確認できる。 Furthermore, the inventors investigated the relationship between the calculated slag thickness and the T.Fe (weight%) in the slag in detail using operation data of several hundred points. Here, T.Fe in slag is called TotalFe (total iron), and is the total iron content of all iron oxides (FeO, Fe 2 O 3 etc.) in slag, Measurements are made by component analysis after the end of RH. FIG. 9 is a diagram showing an example in which the relationship between the calculated slag thickness and T.Fe in the slag is examined. Although there is variation between the two, it can be confirmed that there is a correlation between the two, that is, T.Fe in the slag increases as the slag thickness increases.
転炉操業では、スラグ中のT.Fe 値を低め(例えば、7%以下)かつ一定に保つことが望まれている。転炉におけるAl改質反応は、以下の式(6)に示すものである。
3FeO+2Al→3Fe+Al2O3・・・・・・(6)
改質Alが多い場合には、上記反応が進みFe発生量が多くなり、逆に改質Alが少ない場合には、上記反応が進まずFe発生量が少なくなると考えられる。
In converter operation, it is desired to keep the T.Fe value in the slag low (for example, 7% or less) and keep it constant. The Al reforming reaction in the converter is shown in the following formula (6).
3FeO + 2Al → 3Fe + Al 2 O 3 (6)
When the amount of modified Al is large, the reaction proceeds and the amount of generated Fe increases. Conversely, when the amount of modified Al is small, the reaction does not proceed and the amount of generated Fe decreases.
このこと及びスラグ厚演算値とスラグ中のT.Feとの調査結果から、スラグ厚が厚いと計測された場合には、T.Feが高いことを示しているので、改質Al投入量が過多である操業状態と判定し、Al改質剤の投入量を減らすようにする。また逆に、スラグ厚が薄いと計測された場合には、T.Feが低いことを示しているので、改質Al投入量が不足している操業状態と判定し、Al改質剤の投入量を増やす操業アクションを行う。図10は、上述の本発明による操業方法を、模式的に示した図であり、楕円実線で示したスラグ厚が薄い又は厚い領域の操業を、それぞれT.Feが適正な楕円破線で示した領域の操業への操業アクションを示している。 From this and the investigation result of the slag thickness calculation value and T.Fe in the slag, when the slag thickness is measured, it indicates that T.Fe is high. It is determined that the operation state is excessive, and the amount of Al modifier is reduced. Conversely, if the slag thickness is measured as thin, it indicates that T.Fe is low, so it is determined that the reformed Al input is insufficient and the Al modifier is charged. Perform operational actions to increase the volume. FIG. 10 is a diagram schematically showing the operation method according to the present invention described above, and the operation in the region where the slag thickness is thin or thick indicated by the elliptical solid line is indicated by an elliptical broken line where T.Fe is appropriate. Shows the operation action to the operation of the area.
これまでオペレーターによるスラグ厚目視測定に頼っていたため、安全サイドの操業を行う必要から、過剰投与してきたスラグ改質用アルミを適正に投与することができるようになった。 Until now, it has relied on visual measurement of slag thickness by the operator, so it has become possible to properly administer slag-reforming aluminum that has been overdosed because of the need to operate on the safe side.
なお、本発明によるスラグ厚演算値にもとづいて、RH終了時のT.Feを決定する場合には、操業条件をいくつかのグループに分類して、それらのT.Feの実績値と算出したスラグ厚との相関を予め求めておき、最小自乗法等によって検量線を予め決定するようにしておけばよい。 In addition, based on the calculated slag thickness according to the present invention, the T.V. When determining Fe, the operating conditions are classified into several groups and their T.I. A correlation between the actual value of Fe and the calculated slag thickness may be obtained in advance, and the calibration curve may be determined in advance by the method of least squares or the like.
1 転炉
2 出鋼口
3 受鋼鍋
4 溶鋼台車
5 溶鋼
6 スラグ
7 可視カメラ
8 赤外線カメラ
9 転炉制御装置
10 スラグ流出量算出装置
11 炉体鉄皮
12 スラグカットボール
13 溶鋼(スラグが混入している状態も含む)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (12)
出鋼開始信号の受信をトリガーにして、
転炉の出鋼口から流出する出鋼流を、可視カメラおよび赤外線カメラで撮像し、
可視カメラで撮像した画像の画像処理により前記出鋼流の流速を、および赤外線カメラで撮像した画像の画像処理により、前記出鋼流の幅を、およびスラグと溶鋼が占める面積比を求め、該面積比と前記出鋼流の幅に基づきスラグ幅を算出し、
算出した出鋼流の流速とスラグ幅に基づきスラグ流出量を算出する処理を、出鋼終了信号の受信まで行うことを特徴とする転炉スラグ流出量定量化方法。 A method for quantifying the amount of slag flowing out from a converter into a steel pan,
Triggered by the reception of the steel start signal,
The steel flow flowing out from the steel outlet of the converter is imaged with a visible camera and infrared camera,
The flow rate of the steel exit flow is obtained by image processing of an image captured by a visible camera, the width of the steel exit flow is obtained by image processing of an image captured by an infrared camera, and the area ratio occupied by the slag and molten steel is determined. Calculate the slag width based on the area ratio and the width of the steel flow,
A converter slag outflow amount quantification method, wherein a process of calculating a slag outflow amount based on the calculated flow rate and slag width of a steel output flow is performed until reception of a steel output end signal .
前記面積比を、赤外線カメラで撮像した画像を輝度により3値化することにより算出することを特徴とする転炉スラグ流出量定量化方法。 In the converter slag outflow amount quantification method according to claim 1,
The converter slag outflow amount quantification method characterized in that the area ratio is calculated by ternizing an image captured by an infrared camera with luminance.
算出した出鋼流の流速およびスラグ幅から、前記出鋼口直後における出鋼流の流速およびスラグ幅を推定し、それらに基づきスラグ流出量を算出することを特徴とする転炉スラグ流出量定量化方法。 In the converter slag outflow quantity quantification method in any one of Claim 1 or Claim 2,
Estimating the flow rate and slag width of the steel flow immediately after the steel outlet from the flow rate and slag width of the calculated steel flow, and calculating the slag flow rate based on them, Method.
出鋼末期にスラグカットボールを使用した場合には、スラグカットボール使用開始のタイミングから中空円柱形出鋼流として演算することを特徴とする転炉スラグ流出量定量化方法。 In the converter slag outflow amount quantification method according to any one of claims 1 to 3,
A converter slag outflow amount quantification method characterized in that, when a slag cut ball is used at the end of the steel output, the flow is calculated as a hollow cylindrical steel output from the timing of the start of use of the slag cut ball.
出鋼開始信号と出鋼終了信号とを発する転炉制御装置と、
転炉の出鋼口から流出する出鋼流を撮像するための可視カメラおよび赤外線カメラと、
撮像画像の画像処理を行う画像処理手段と、該画像処理手段のデータに基づき出鋼流の流速およびスラグ幅を算出するスラグ流速算出手段およびスラグ幅算出手段と、それらに基づき出鋼開始から出鋼終了までのスラグ流出量を算出するスラグ流出量算出装置とを備え、
前記スラグ幅算出手段は、赤外線カメラで撮像した画像の画像処理により、前記出鋼流の幅を、およびスラグと溶鋼が占める面積比を求め、該面積比と前記出鋼流の幅に基づき算出するものであることを特徴とする転炉スラグ流出量定量化装置。 A converter slag outflow amount quantification device for quantifying the amount of slag flowing out from a converter into a steel pan,
A converter control device for issuing a steel output start signal and a steel output end signal;
A visible camera and an infrared camera for imaging the steel exit flow flowing out from the steel exit of the converter;
Image processing means for performing image processing of the captured image, slag flow velocity calculating means and slag width calculating means for calculating the flow speed and slag width of the outgoing steel flow based on the data of the image processing means, and starting from the start of steel output based on them A slag outflow amount calculating device for calculating the slag outflow amount until the end of steel ,
The slag width calculating means obtains the width of the outgoing steel flow and the area ratio occupied by the slag and molten steel by image processing of an image captured by an infrared camera, and calculates based on the area ratio and the width of the outgoing steel flow A converter slag outflow amount quantification device characterized in that:
前記スラグ幅算出手段が、前記面積比を、赤外線カメラで撮像した画像を輝度により3値化することにより算出するものであることを特徴とする転炉スラグ流出量定量化装置。 In the converter slag outflow quantification device according to claim 5,
The converter slag outflow amount quantification apparatus, wherein the slag width calculation means calculates the area ratio by ternizing an image captured by an infrared camera with luminance.
前記スラグ流出量算出装置が、算出した出鋼流の流速およびスラグ幅から、前記出鋼口直後における出鋼流の流速およびスラグ幅を推定し、それらに基づきスラグ流出量を算出するものであることを特徴とする転炉スラグ流出量定量化装置。 In the converter slag outflow amount quantification device according to claim 5 or 6,
The slag outflow rate calculating device estimates the flow rate and slag width of the outgoing steel flow immediately after the outgoing steel outlet from the calculated flow rate and slag width of the outgoing steel flow, and calculates the slag outflow amount based on them. A converter slag outflow quantification device characterized in that.
前記スラグ流出量算出装置が、出鋼末期にスラグカットボールを使用した場合には、スラグカットボール使用開始のタイミングから中空円柱形出鋼流として演算するものであることを特徴とする転炉スラグ流出量定量化装置。 In the converter slag outflow amount quantification device according to any one of claims 5 to 7,
When the slag outflow amount calculating device uses a slag cut ball at the end of steel output, the slag outflow amount is calculated as a hollow cylindrical steel output from the timing of starting the use of the slag cut ball. Runoff quantification device.
転炉の出鋼口から流出する出鋼流を撮像するための可視カメラおよび赤外線カメラと、
撮像画像の画像処理を行う画像処理手段と、該画像処理手段のデータに基づき出鋼流の流速およびスラグ幅を算出するスラグ流速算出手段およびスラグ幅算出手段と、それらに基づき出鋼開始から出鋼終了までのスラグ流出量を算出するスラグ流出量算出装置と、
該スラグ流出量算出装置で算出されたスラグ流出量から受鋼鍋内でのスラグ厚を算出するスラグ厚算出装置と、
該スラグ厚算出装置で算出されたスラグ厚に基づいて、スラグ改質材の投入量を決定し、スラグ改質材の投入量を制御するスラグ改質材演算・制御装置と、を備え、
前記スラグ幅算出手段は、赤外線カメラで撮像した画像の画像処理により、前記出鋼流の幅を、およびスラグと溶鋼が占める面積比を求め、該面積比と前記出鋼流の幅に基づき算出するものであることを特徴とする転炉の操業装置。 A converter control device for issuing a steel output start signal and a steel output end signal;
A visible camera and an infrared camera for imaging the steel exit flow flowing out from the steel exit of the converter;
Image processing means for performing image processing of the captured image, slag flow velocity calculating means and slag width calculating means for calculating the flow speed and slag width of the outgoing steel flow based on the data of the image processing means, and starting from the start of steel output based on them A slag outflow amount calculating device for calculating the slag outflow amount until the end of steel ,
A slag thickness calculation device for calculating the slag thickness in the receiving steel pan from the slag outflow amount calculated by the slag outflow amount calculation device;
A slag modifier calculation / control device that determines the input amount of the slag modifier based on the slag thickness calculated by the slag thickness calculator, and controls the input amount of the slag modifier;
The slag width calculating means obtains the width of the outgoing steel flow and the area ratio occupied by the slag and molten steel by image processing of an image captured by an infrared camera, and calculates based on the area ratio and the width of the outgoing steel flow A converter operating device characterized by that.
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